示波器的基本操作及常見故障處理方法

衰減係數是負數嗎

示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電訊號轉換成影象，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數位電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器主要由示波管和電源系統、同步系統、x軸偏轉系統、y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準訊號源組成。圖1-9所示為示波器。

圖1-9示波器

示波器的分類

示波器主要的功能是觀察和測量電訊號的波形，不但能觀察到電訊號的動態過程，而且還能定量地測量電訊號的各種引數，如交流電的週期、幅度、頻率、相位等。在測試脈衝訊號時，響應非常迅速，而且波形清晰可辨。另外，它還可將非電訊號轉換為電訊號，用來測量溫度、壓力、聲、熱等，因此它的用途非常廣泛。

示波器的種類很多，按其用途和特點可分為以下幾種。

1）通用示波器：它是採用單束示波管的寬頻示波器，常見的有單時基單蹤或雙蹤示波器。

2）多蹤示波器：又稱多線示波器。它能同時顯示兩個以上的波形，並對其進行定性、定量的比較和觀測，而且每個波形都是由單獨的電子束產生的。

3）取樣示波器：這種示波器採用取樣技術，把高頻訊號模擬轉換成低頻訊號，再用通用示波器的原理顯示其波形。

4）記憶、儲存示波器：這種示波器不但具有通用示波器的功能，而且還具有儲存訊號波形的功能。記憶示波器是利用記憶示波管組成的示波器，記憶時間可達數天。儲存示波器是利用數位電路的儲存技術實現儲存功能的，其儲存時間在理論上是無限的。

5）專用示波器，這些示波器是具有特殊用途的示波器，如向量示波器、心電示波器等。

認識示波器面板

一般示波器都會提供一個簡單且功能明晰的前面板，以進行基本的操作。面板上包括功能旋鈕和功能按鍵。圖1-10所示為示波器的前面板。

圖1-10示波器的前面板

1。顯示屏

顯示屏是示波器的顯示部分。顯示屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，用來指示訊號波形的電壓和時間之間的關係，水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0%、10%、90%、100%等標誌，水平方向標有10%、90%標誌，供測量直流電平、交流訊號幅度、延遲時間等引數使用。根據被測訊號在螢幕上佔的格數乘以適當的比例常數（VOLTS/DIV、TIME/DIV）就能得出電壓值與時間值，如圖1-11所示。

圖1-11示波器的顯示屏

2。電源開關（POWER）按鈕

此按鈕是示波器主電源開關，見圖1-12，當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。

圖1-12POWER按鈕、FOCUS旋鈕等

3。輝度（INTEN SITY）旋鈕

旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度，見圖1-12。觀察低頻訊號時可將亮度調小些，觀察高頻訊號時可將亮度調大些，一般不應太亮，以保護熒光屏。

4。聚焦（FOCUS）旋鈕

聚焦旋鈕用來調節電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態，見圖1-12。

5。標尺亮度旋鈕

此旋鈕用來調節熒光屏後面的照明燈亮度。正常室內光線下照明燈暗一些較好，室內光線不足的情況下可適當調亮照明燈。

6。垂直偏轉因數（VOLTS/DIV）旋鈕

在單位輸入訊號的作用下，光點在螢幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對x軸和y軸都適用。靈敏度的倒數稱為偏轉因數。垂直靈敏度的單位為cm/V、cm/mV或者DIV/mV、DIV/V，垂直偏轉因數的單位為V/cm、mV/cm或者V/DIV、mV/DIV。實際上，因習慣用法和便於測量電壓讀數，有時也把偏轉因數當作靈敏度。

示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數旋鈕（即選擇波段開關）。一般按1、2、5方式將5mV/DIV～5V/DIV分為10擋。旋鈕指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如，旋鈕置於1V/DIV擋時，如果螢幕上訊號光點移動一格，則代表輸入訊號電壓變化為1V。

每個波段開關上都有一個微調小旋鈕，用於微調每擋垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底，處於“校準”位置，此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。微調垂直偏轉因數後會造成與波段開關的指示值不一致，這點應引起注意。圖1-13所示為VOLTS/DIV旋鈕。

圖1-13VOLTS/DIV旋鈕

7。時基（TIME/DIV）旋鈕

時基旋鈕的使用方法與垂直偏轉因數的類似。時基旋鈕也透過一個旋鈕實現，按1、2、5方式把時基分為若干擋。旋鈕的指示值代表光點在水平方向移動一格的時間值。例如，在1μs/DIV擋，光點在螢幕上移動一格代表時間值1μs。

時基旋鈕上有一個微調小旋鈕，用於時基校準和微調。沿順時針方向旋到底，處於“校準”位置時，螢幕上顯示的時基值與旋鈕所示的標稱值一致。逆時針旋轉旋鈕，則是對時基微調。旋鈕拔出後處於掃描擴充套件狀態，通常為“×10”擴充套件，即水平靈敏度擴大10倍，時基縮小為1/10。例如，在2μs/DIV擋，掃描擴充套件狀態下熒光屏上水平一格代表的時間值為2μs×（1/10）=0。2μs。

TDS實驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時鐘訊號，由石英晶體振盪器和分頻器產生，準確度很高，可用來校準示波器的時基。

示波器的標準訊號源CAL，專門用於校準示波器的時基和垂直偏轉因數。

8。位移（POSITION）旋鈕

此旋鈕調節訊號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕（標有水平雙向箭頭）可左右移動訊號波形，旋轉垂直位移旋鈕（標有垂直雙向箭頭）可上下移動訊號波形。

9。選擇輸入通道

輸入通道至少有3種選擇方式：通道1（CH1）、通道2（CH2）和雙通道（DUAL）。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的訊號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的訊號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1和通道2的訊號。

測試訊號時，首先要將示波器的“地”與被測電路的“地”連線在一起，根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上，然後將示波器探頭上的“地”與被測電路的“地”連線在一起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一個雙位開關。此開關撥到“×1”位置時，被測訊號會無衰減地送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是訊號的實際電壓值。此開關撥到“×10”位置時，被測訊號衰減為1/10，然後送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是訊號的實際電壓值。

10。選擇輸入耦合方式

輸入耦合方式有3種選擇：交流（AC）、地（GND）和直流（DC）。

當選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置；直流耦合用於測定訊號直流絕對值和觀測極低頻訊號；交流耦合用於觀測交流和含有直流成分的交流訊號。在數位電路的實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測訊號的絕對電壓值。

11。觸發源（SOURCE）選擇

要使螢幕上顯示穩定的波形，則需將被測訊號本身或者與被測訊號有一定時間關係的觸發訊號加到觸發電路。觸發源選擇確定觸發訊號由何處供給。通常有3種觸發源：內觸發（INT）、電源觸發（LINE）和外觸發（EXT）。

1）內觸發使用被測訊號作為觸發訊號，是經常使用的一種觸發方式。由於觸發訊號本身是被測訊號的一部分，在螢幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發訊號。

2）電源觸發使用交流電源頻率訊號作為觸發訊號。這種方法在測量與交流電源頻率有關的訊號時是有效的。特別在測量音訊電路、閘流管的低電平交流噪聲時更為有效。

3）外觸發使用外加訊號作為觸發訊號，外加訊號從外觸發輸入端輸入。外觸發訊號與被測訊號間應具有周期性關係。由於被測訊號沒有用作觸發訊號，所以何時開始掃描與被測訊號無關。

正確選擇觸發訊號與波形顯示的穩定、清晰有很大關係。例如，在數位電路的測量中，對一個簡單的週期訊號而言，選擇內觸發可能好一些，而對於一個具有複雜週期的訊號，且存在一個與它有周期性關係的訊號時，選用外觸發可能更好。

12。選擇觸發耦合（COUP）方式

觸發訊號到觸發電路的耦合方式有多種，目的是為了使觸發訊號穩定、可靠。觸發耦合方式主要有AC耦合、直流（DC）耦合、低頻抑制（LFR）觸發、高頻抑制（HFR）觸發和電視（TV）同步觸發。

1）AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發訊號的交流分量觸發，觸發訊號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩定觸發。但是如果觸發訊號的頻率小於10Hz，則會造成觸發困難。

2）直流（DC）耦合不隔斷觸發訊號的直流分量。當觸發訊號的頻率較低或者觸發訊號的佔空比很大時，使用直流耦合較好。

3）低頻抑制（LFR）觸發時，觸發訊號經過高通濾波器加到觸發電路，觸發訊號的低頻成分被抑制。

4）高頻抑制（HFR）觸發時，觸發訊號透過低通濾波器加到觸發電路，觸發訊號的高頻成分被抑制。

5）電視（TV）同步觸發用於電視維修。

13。觸發電平（TRIG LEVEL）旋鈕

觸發電平調節又稱同步調節，它使掃描與被測訊號同步。觸發電平旋鈕用於調節觸發訊號的觸發電平。一旦觸發訊號超過由旋鈕設定的觸發電平時，掃描即被觸發。順時針旋轉旋鈕，觸發電平上升；逆時針旋轉旋鈕，觸發電平下降。當觸發電平旋鈕調到電平鎖定位置時，觸發電平自動保持在觸發訊號的幅度之內，不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。當訊號波形複雜，用觸發電平旋鈕不能穩定觸發時，用釋抑（HOLDOFF）旋鈕調節波形的釋抑時間（掃描暫停時間），能使掃描與波形穩定同步。

14。觸發極性（SLOPE）開關

觸發極性開關用來選擇觸發訊號的極性。撥在“+”位置上時，在訊號增加的方向上，當觸發訊號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“-”位置上時，在訊號減少的方向上，當觸發訊號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決定觸發訊號的觸發點。

15。選擇掃描方式（SWEEPMODE）

掃描方式有自動（AUTO）、常態（NORM）和單次（SGL/RST）3種。

1）自動：當無觸發訊號輸入或者觸發訊號頻率低於50Hz時，掃描為自動方式。

2）常態：當無觸發訊號輸入時，掃描處於準備狀態，沒有掃描線。觸發訊號到來後，觸發掃描。

3）單次：單次按鈕類似復位開關。在單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復位，此時“準備好”（READY）燈亮。觸發訊號到來後產生一次掃描。單次掃描結束後，“準備好”燈滅。單次掃描用於觀測非週期訊號或者單次瞬變訊號，往往需要對波形拍照。

示波器的基本操作方法

1。示波器接入訊號

下面以DS1000示波器為例，講解訊號的接入方法（DS1000為雙通道輸入加一個外觸發輸入通道，以及16個數字輸入通道的數字示波器）。

接入訊號的方法如下：

1）首先將探頭上的開關設定為“10X”，然後將示波器探頭與通道1連線。將探頭聯結器上的插槽對準CH1同軸電纜插接件（BNC）上的插孔並插入，然後向右旋轉以擰緊探頭。

2）示波器需要輸入探頭衰減係數。此衰減係數改變儀器的垂直擋位比例，從而使得測量結果正確反映被測訊號的電平（預設的探頭衰減係數設定值為“1X”）。設定探頭衰減係數的方法為：按CH1功能按鈕顯示通道1的操作選單，應用與探頭專案平行的3號選單操作鍵，選擇與使用的探頭同比例的衰減係數。這裡設定為“10X”。

3）把探頭端部和接地夾接到探頭補償器的聯結器上。按AUTO按鈕，幾秒鐘內可見到方波顯示（1kHz，約3V，峰到峰）。

4）以同樣的方法檢查通道2（CH2）。按OFF功能按鈕或再次按下CH1功能按鈕以關閉通道1，按CH2功能按鈕以開啟通道2，重複步驟2和步驟3。

2。探頭補償

在首次將探頭與任一輸入通道連線時，進行此項調節，使探頭與輸入通道相配。未經補償或補償偏差的探頭會導致測量誤差或錯誤。

下面以DS1000示波器為例，講解調整探頭補償的方法。

1）將探頭衰減係數設定為“10X”，將探頭上的開關設定為“10X”，並將示波器探頭與通道1連線。如果使用探頭鉤形頭，應確保與探頭接觸緊密。

將探頭端部與探頭補償器的訊號輸出聯結器相連，基準導線夾與探頭補償器的地線聯結器相連，開啟通道1，然後按AUTO按鈕。

2）檢查所顯示波形的形狀，如圖1-14所示。

3）如有必要，用非金屬的螺絲刀調整探頭上的可變電容，直到螢幕顯示的波形如圖1-14b所示。

圖1-14顯示波形的形狀

示波器常見故障處理

1。按下電源開關後示波器仍然黑屏，沒有任何顯示

按下電源開關後示波器仍然黑屏，沒有任何顯示的故障處理方法如下：

1）檢查電源接頭是否接好。

2）檢查電源開關是否按下。

3）做完上述檢查後，重新啟動示波器。

4）如果仍然無法正常使用示波器，則可能是示波器內部有故障，請送專業維修公司修理。

2。採集訊號後，畫面中並未出現訊號的波形

採集訊號後，畫面中並未出現訊號的波形的故障處理方法如下：

1）檢查探頭是否正常接在訊號連線線上。

2）檢查訊號連線線是否正常接在BNC（即通道聯結器）上。

3）檢查探頭是否與待測物正常連線。

4）檢查待測物是否有訊號產生（可將有訊號產生的通道與有問題的通道接在一起來確定問題所在）。

5）再重新採集一次訊號。

3。測量的電壓幅度值比實際值大10倍或為實際值的1/10

檢查通道衰減係數是否與實際使用的探頭衰減比例相符。

4。有波形顯示，但不能穩定下來

有波形顯示，但不能穩定下來的故障處理方法如下：

1）檢查觸發面板的訊號源選擇項是否與實際使用的訊號通道相符。

2）檢查觸發型別，一般的訊號應使用“邊沿觸發”方式，影片訊號應使用“影片觸發”方式。只有應用適合的觸發方式，波形才能穩定顯示。

3）嘗試改變“耦合”為“高頻抑制”或“低頻抑制”顯示，以濾除干擾觸發的高頻或低頻噪聲。

5。按下RUN/STOP按鈕無任何顯示

按下RUN/STOP按鈕無任何顯示的故障處理方法如下（以DS1000示波器為例）：檢查觸發面板（TRIGGER）的觸發方式是否為“普通”或“單次”擋，且觸發電平超出波形範圍。如果是，將觸發電平居中，或者設定觸發方式為“自動”擋。另外，按AUTO按鈕可自動完成以上設定。